La dynamique des chaînes de spin unidimensionnelles nouvellement élucidée —


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  • Fluorure de potassium et de cuivre KCuF3 est considéré comme le matériau modèle le plus simple réalisant la chaîne de spin quantique dite de Heisenberg : Les spins interagissent avec leurs voisins de manière antiferromagnétique selon une seule direction (unidimensionnelle), régie par les lois de la physique quantique.

    « Nous avons effectué les mesures sur ce matériau modèle simple à la source de neutrons de spallation ISIS il y a quelque temps lorsque j’étais post-doctorant, et nous avons publié nos résultats en 2005, 2013 et à nouveau en 2021 en les comparant à de nouvelles théories chaque fois qu’elles sont devenues disponibles », déclare le professeur Bella Lake, qui dirige le HZB-Institut Quantum Phenomena in Novel Materials. Désormais, grâce à de nouvelles méthodes étendues, une équipe dirigée par le professeur Alan Tennant et le Dr Allen Scheie a réussi à mieux comprendre les interactions entre les spins et leur évolution spatiale et temporelle.

    Dynamique comme un sillage

    « Avec la diffusion des neutrons, vous poussez une sorte de rotation pour qu’elle se retourne. Cela crée une dynamique, comme un sillage lorsqu’un navire navigue dans l’eau, qui peut affecter ses voisins et leurs voisins », explique Tennant.

    « Les données de diffusion des neutrons sont mesurées en fonction de l’énergie et du vecteur d’onde », déclare Scheie. « Notre percée a consisté à cartographier le développement spatial et temporel des spins à l’aide de méthodes mathématiques telles qu’une transformation de retour de Fourier. » En combinaison avec d’autres méthodes théoriques, les physiciens ont recueilli des informations sur les interactions entre les états de spin, leur durée et leur portée, ainsi que des informations sur la soi-disant cohérence quantique.

    Nouvelle boîte à outils

    Les travaux présentent une nouvelle boîte à outils pour l’analyse des données de diffusion des neutrons et pourraient favoriser une meilleure compréhension des matériaux quantiques pertinents pour une utilisation technologique.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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